METODO Y DISPOSITIVO DE DETECCION DE AVERIAS EN MAQUINARIA DE TRABAJO EN CAMPO MEDIANTE SONIDO.
Método y dispositivo de detección de averías en maquinaria de trabajo en campo mediante sonido.
La maquinaria está acoplada a un vehículo (5) desde el que es accionada, en cuya cabina (6) incorpora el dispositivo (7) que está conectado con un micrófono (8) instalado en el exterior de la cabina (6) que capta los sonidos de la maquinaria en funcionamiento, los cuales se analizan en el dispositivo (7) el cual preferentemente almacena la huella digital del sonido que se produce al romperse una pieza de la maquinaria, de forma que si el sonido captado coincide con el de la huella almacenada, genera una señal de aviso al operario que mediante un dispositivo indicador (13) le avisa de la rotura de la pieza.
La huella digital de la rotura se obtiene mediante ensayo de la pieza produciendo su rotura y captando el sonido que ésta produce.
La invención también almacena la huella digital del sonido previo a la rotura de la pieza para señalizar que se va a producir su rotura.
Puede almacenar diferentes huellas digitales de diferentes piezas, de forma que con un único micrófono (8) se detecta la rotura de diferentes piezas de la maquinaria.
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201030670.
Solicitante: UNIVERSIDAD DE VALLADOLID.
Nacionalidad solicitante: España.
Inventor/es: BONILLA MORTE,LUIS MIGUEL, DIEZ DELSO,EPIFANIO.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- A01D41/127 NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA. › A01 AGRICULTURA; SILVICULTURA; CRIA; CAZA; CAPTURA; PESCA. › A01D RECOLECCION; SIEGA. › A01D 41/00 Cosechadoras-trilladoras, es decir, cosechadoras o segadoras combinadas con dispositivos de trilla. › Disposiciones para el control o medida adaptados especialmente para cosechadoras-trilladoras.
- G01N29/14 FISICA. › G01 METROLOGIA; ENSAYOS. › G01N INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION DE SUS PROPIEDADES QUIMICAS O FISICAS (procedimientos de medida, de investigación o de análisis diferentes de los ensayos inmunológicos, en los que intervienen enzimas o microorganismos C12M, C12Q). › G01N 29/00 Investigación o análisis de materiales por el empleo de ondas ultrasonoras, sonoras o infrasonoras; Visualización del interior de objetos por transmisión de ondas ultrasonoras o sonoras a través del objeto (G01N 3/00 - G01N 27/00 tienen prioridad). › utilizando técnicas de emisión acústica.
Fragmento de la descripción:
MÉTODO Y DISPOSITIVO DE DETECCIÓN DE AVERÍAS EN MAQUINARIA
DE TRABAJO EN CAMPO MEDIANTE SONIDO OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención, tal y como lo expresa el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un método y un dispositivo que tienen por obj eto permitir efectuar la detección de averías en la maquinaria que se utiliza para trabajar en el campo, realizándose dicha detección a partir del sonido que produce dicha maquinaria cuando esta trabajando.
Es otro obj eto de la invención el generar una señal indicativa de cuando se produce una avería de la maquinaria, de forma que el operario de la misma pueda conocer esta circunstancia y pueda prevenir que el trabajo se realice en forma correcta, al mismo tiempo que pueda evitar la producción de averías mayores.
En general, la invención es aplicable en cualquier
sector de la industria en el que se requiera efectuar la detección de averías a partir del sonido que produce la maquinaria en su funcionamiento. Más concretamente la invención es aplicable en el sector agrícola, forestal, yen el de maquinaria de movimiento de tierras, en los que dicha maquinaria se encuentra acoplada a un vehículo desde el que es accionada por un operario.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En la actualidad, el sector agropecuario, demanda que los vehículos agrícolas incorporen condiciones de confortabilidad y manejo equiparables a las de un turismo, con el fin de elevar la duración de la jornada de trabajo, reduciendo al mínimo el cansancio y el riesgo de accidentes laborales.
En este sentido, en lo que respecta al nivel de aislamiento acústico conseguido en estas máquinas, cabe señalar que se han conseguido niveles de menos de 65 decibelios en el interior de la cabina del vehículo
funcionando éste a pleno rendimiento, lo cual equivale al nivel de un turismo de la gama media alta. La insonorización del habitáculo de trabajo del operario ha supuesto no solo el evitar los ruidos del motor 5 y de la maquinaria que a él se acopla, sino también la insonorización respecto a dicha maquinaria con la cual se realiza la labor correspondiente, lo que determina que el operario no pueda oír cuando se produce una avería o rotura de alguna de las piezas que constituyen la maquinaria. 10 Para suplir esta deficiencia, los fabricantes de vehículos agrícolas, como son tractores, cosechadoras, segadoras, vendimiadoras, etc., dotan a la maquinaria de una serie de sensores o indicadores del buen funcionamiento del mismo: luces o avisadores acústicos, relojes 15 indicadores de rendimiento o funcionamiento, sin embargo no se ha tenido en cuenta la cuestión de que el agricultor trabaja en un medio en el cual el vehículo lleva normalmente acoplado una maquinaria con la cual está trabajando: arado, segadora, sembradora, cultivador, 2 O chisel, remolque, etc., de los cuales no conoce su estado de funcionamiento, o de integridad, salvo que lo que visualmente pueda apreciar. En este punto teniendo en cuenta que es bastante usual que la maquinaria vaya acoplada en la parte trasera o lateral del vehículo, para 25 que el operario pueda visualizar la maquinaria, es necesario que gire el cuerpo y la cabeza, lo que resulta una postura muy incómoda. Esta situación determina que aunque se produzca la rotura de alguno de los elementos de la maquinaria como por ejemplo: brazo de cultivador o 30 sembradora, reja de arado, cuchilla de la segadora, cadena de la picadora, etc., se da la circunstancia de que la maquinaria no deja de funcionar, y dado el nivel de aislamiento de la cabina, el operario no se percibe de la rotura al carecer de un dispositivo que le avise de que se 35 ha producido tal circunstancia.Para ello la invención proporciona un método y disposi tivo que permite realizar dicha detección mediante la captación del sonido que produce la maquinaria cuando se encuentra funcionando.
En el estado de la técnica puede citarse el documento de patente FR-A-2503363 en el que se describe un aparato y un procedimiento para la localización de una avería y de fugas de un tubo, mediante monitorización acústica. Las
mediciones se toman en un número de puntos sobre la superficie y las lecturas de cada punto de medición detectado, se introduce en una memoria digital para presentar un histograma que muestra la distribución del ruido a lo largo del tubo.En el documento US-A4697456 se describe un procedimiento de detección de fugas de un depósito de líquido enterrado en el suelo, para lo que se libera una explosión de energía desde un lado del depósito, y mediante una fila de sensores situados en el lado opuesto, se detecta la energía transmitida. En este caso las irregularidades de la energía recibida indican la aparición de un defecto en el tubo.
En el documento ES 2-190521-T3 se describe un localizador de fugas de un fluido en un tubo subterráneo mediante un detector superficial que detecta el movimiento del terreno.
En el documento ES 2-159-221-B1 se describe un detector por ultrasonidos, de carril roto, deteriorado deformado geométricamente situado en una vía o trazado ferroviario, empleándose el principio de transmisión de ultrasonidos a través de sólidos.
También puede citarse el documento ES 2-030-816 en el que se describe un procedimiento y un disposi tivo para el reconocimiento de la presencia de insectos que viven en un substrato sólido, preferentemente madera identificando la frecuencia de las vibraciones generadas por los insectos.
En el documento ES 2-321-588-T3 se describe un procedimiento para la supervisión de una instalación de energía eólica, mediante la comparación del espectro de ruidos captado, respecto al espectro grabado de la instalación en circunstancias normales.
Por último, cabe señalar que existen dispositivos para la detección de rotura de cristales que tienen un rango de detección muy limitado a determinados tipos y grosores de cristal, temperatura ambiente, forma de instalación, etc. de modo que cuando las condiciones varían lo más mínimo el detector no es eficaz. Además la sencillez de los detectores implica numerosas falsas alarmas, por lo que son poco fiables.
Mediante ninguna de las enseñanzas de los documentos anteriores se permite detectar de manera fiable cuando se produce la rotura de alguno de los elementos de la maquinaria que trabaja en campo. Tampoco permiten detectar
un rotsonido ura está previo a próxima DESla rotura que a producirse. CRIPCIÓN DE LA pueda avisar INVENCIÓN de que la Para conseguir los objetivos anteriormente indicados,la invención ha desarrollado un nuevo método y dispositivo que permiten efectuar la detección de averías en maquinarias de trabajo en campo mediante sonido, en el que la maquinaria está acoplada a un vehículo desde el que es accionada, y el método se caracteriza porque comprende ubicar una pieza de la maquinaria de la que se desea detectar una posible avería, en una cabina de ensayo en la que se somete periódicamente a múltiples esfuerzos de torsión y flexión, para provocar fisuras y agrietamientos progresivos hasta que se produce su rotura. Simultáneamente se capta en la cabina de ensayo el sonido producido por la rotura de la pieza mediante un sonómetro convencional, y mediante un equipo informático, igualmente convencional, se analiza el sonido captado al producirse la rotura, de modo que se obtiene la huella digital de dicho sonido captado en
la rotura. A continuación la huella digital obtenida se almacena en un dispositivo electrónico que está montado en el vehículo, dispositivo que además comprende un micrófono de captación de sonido de funcionamiento de la maquinaria trabajando, que está instalado en el exterior de la cabina del vehículo. De esta manera, el disposi tivo electrónico analiza los sonidos captados por el micrófono y detecta cuando se capta un sonido igual al de la huella digital almacenada, en cuyo caso genera una señal de avería que se aplica a un indicador produciendo su activación que avisa al operario del vehículo de que se ha producido la rotura de la pieza cuya huella digital del sonido que produce su rotura está almacenada en el dispositivo.
En consecuencia mediante el método de la invención se comunica al interior del habitáculo de trabajo insonorizado del vehículo cuando se produce la rotura de la maquinaria, evitando que se produzcan averías más graves sin afectar a la calidad de la actividad agropecuaria desarrollada, y todo ello con un alto grado de fiabilidad en la detección.
Reivindicaciones:
1 . -MÉTODO DE DETECCIÓN DE AVERÍAS EN MAQUINARIA DE TRABAJO EN CAMPO MEDIANTE SONIDO, en el que la maquinaria está acoplada a un vehículo (5) desde que es accionada, caracterizado porque comprende las siguientes fases:
ubicar una pieza de la maquinaria de la que se desee detectar una posible avería, en una cabina (1) de ensayo en la que mediante una máquina de ensayo (2) se somete periódicamente a múltiples esfuerzos de torsión y flexión, para provocar fisuras y agrietamientos progresivos hasta que se produce su rotura, captar en la cabina de ensayo (1) el sonido producido por la rotura de la pieza, mediante un sonómetro, analizar el sonido captado al producirse la rotura mediante un equipo informático convencional, y obtener la huella digital de dicho sonido captado en la rotura, almacenar la huella digital en un dispositivo
electrónico (7) montado en el vehículo (5) , que además comprende un micrófono (8) de captación del sonido de funcionamiento de la maquinaria trabajando, que está instalado en el exterior del vehículo (5) ,analizar mediante el dispositivo electrónico (7) los sonidos captados por el micrófono (8) , detectar mediante el dispositivo electrónico 7 cuando el micrófono (8) capta un sonido igual al de la huella digital almacenada.
generar el dispositivo electrónico (7) una señal de avería al realizar dicha detección, aplicar la señal de avería a un indicador (13) que se activa y avisa al operario del vehículo (5) de que se ha producido la rotura.
2 . -MÉTODO DE DETECCIÓN DE AVERÍAS EN MAQUINARIA DE TRABAJO EN CAMPO MEDIANTE SONIDO, según reivindicación 1, caracterizado porque la captación del sonido producido en la rotura se realiza mediante una pluralidad de micrófonos (4) pertenecientes al sonómetro, que están dispuestos en una estructura (3) ubicada en el interior de la cabina de ensayo (1) y alrededor de la máquina de ensayo (2) , estando dichos micrófonos (4) separados una distancia equivalente 3 dB de diferencia de medición, que determina el tamaño de la estructura (3) .
(3) en el que se trazan cuadrículas, en cuyos puntos centrales y vértices se disponen los micrófonos (4) . maquinaria, para detección del sonido seleccionado entre un sonido previo a la rotura, sonido de rotura y combinación de los mismos; de una maquinaria trabajando. 8. DISPOSITIVO DE DETECCIÓN DE AVERÍAS EN MAQUINARIA DE TRABAJO EN CAMPO MEDIANTE SONIDO, que se dispone en un vehículo ( 5) en el que está acoplada la maquinaria, caracterizado porque comprende: un módulo de almacenamiento (9) de la huella digital de la rotura de una pieza de la maquinaria, previamente obtenida en un ensayo en el que se produce su rotura, un micrófono (8 ) de captación del sonido de la maquinaria trabaj ando, dispuesto en el exterior de la comparación de dicho sonido captado con la huella almacenada, para generar una señal indicativa de que se ha producido la rotura de la pieza, señal que se aplica al indicador (13) . 9. DISPOSITIVO DE DETECCIÓN DE AVERÍAS EN MAQUINARIA DE TRABAJO EN CAMPO MEDIANTE SONIDO, según reivindicación 8, caracterizado porque comprende un filtro (11 ) de eliminación de las frecuencias que están fuera del margen comprendido entre 400 y 2500Hz, que está conectado a un amplificador (12) , cuya salida se aplica al módulo de análisis (10) del sonido captado y de comparación de dicho sonido captado con la huella almacenada. 10. DISPOSITIVO DE DETECCIÓN DE AVERÍAS EN MAQUINARIA DE TRABAJO EN CAMPO MEDIANTE SONIDO, según reivindicación 8, caracterizado porque el módulo de almacenamiento (9) almacena una huella digital de sonido previa a la rotura de la pieza ensayada, para generar una señal de aviso de la rotura inminente de la pieza. , . 11. DISPOSITIVO DE DETECCIÓN DE AVERÍAS EN MAQUINARIA DE TRABAJO EN CAMPO MEDIANTE SONIDO, según reivindicaciones 8 o 9, caracterizado porque el módulo de almacenamiento (9) almacena una pluralidad de huellas digitales de diferentes piezas de una maquinaria, para generar una señal de aviso seleccionada entre una señal de aviso de la rotura inminente de una pieza, una señal de aviso de la rotura de una pieza y combinación de ambas; de dicha pluralidad de piezas de la maquinaria cuando está trabajando. 12. DISPOSITIVO DE DETECCIÓN DE AVERÍAS EN MAQUINARIA DE TRABAJO EN CAMPO MEDIANTE SONIDO, según reivindicación 8, caracterizado porque el indicador (13) está seleccionado entre un indicador acústico, óptico y combinación de ambos, 13. DISPOSITIVO DE DETECCIÓN DE AVERÍAS EN MAQUINARIA DE TRABAJO EN CAMPO MEDIANTE SONIDO, según reivindicación 8, caracterizado porque comprende un elemento de desactivación manual del indicador (13) una vez ha sido activado. 14. DISPOSITIVO DE DETECCIÓN DE AVERÍAS EN MAQUINARIA DE TRABAJO EN CAMPO MEDIANTE SONIDO, según reivindicación 8, caracterizado porque el módulo de análisis (10) del sonido captado y de comparación de dicho sonido captado por la huella almacenada, así como el módulo de almacenamiento (9) se implementan mediante un microprocesador. 3 . -MÉTODO DE DETECCIÓN DE AVERÍAS EN MAQUINARIA DE TRABAJO EN CAMPO MEDIANTE SONIDO, según reivindicación 2, en el que las perturbaciones acústicas externas al sonido producido en el ensayo de la pieza han de estar en un nivel por debajo de 15 dB.
4 . -MÉTODO DE DETECCIÓN DE AVERÍAS EN MAQUINARIA DE TRABAJO EN CAMPO MEDIANTE SONIDO, según reivindicaciones 2 ó 3, caracterizado porque la estructura (3) es un armazón
5 . -MÉTODO DE DETECCIÓN DE AVERÍAS EN MAQUINARIA DE TRABAJO EN CAMPO MEDIANTE SONIDO, según reivindicación 1, caracterizado porque el análisis del tipo de sonido producido en la rotura comprende analizar la potencia sonora, las frecuencias generadas y su sincronización, así como convertir el resultado en valores digitales, para obtener la huella digital.
6 . -MÉTODO DE DETECCIÓN DE AVERÍAS EN MAQUINARIA DE TRABAJO EN CAMPO MEDIANTE SONIDO, según reivindicación 1, caracterizado porque comprende una fase de captación de un sonido previo al captado a la rotura, obtener su huella digital, almacenarla en el dispositivo electrónico (7) para generar una señal de aviso de la rotura inminente de la pieza.
7 . -MÉTODO DE DETECCIÓN DE AVERÍAS EN MAQUINARIA DE TRABAJO EN CAMPO MEDIANTE SONIDO, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende almacenar una pluralidad de huellas digitales de diferentes piezas de una
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